Программы, анализирующие изображения лиц, способны выявлять признаки заболеваний и инфекций, определять биологический возраст и, таким образом, давать оценку общему состоянию здоровья. Как же фотографии, сделанные на смартфон, превращаются в инструменты для диагностики?
Freepik
Селфи превращаются в инструменты диагностики
Алгоритм FaceAge Для оценки предполагаемого биологического возраста человека и быстрого определения состояния здоровья Гарвардский университет применяет фотографии. Это приложение является лишь одной из новых разработок, цель которых – использовать селфи в качестве инструмента диагностики.
Существуют приложения для диагностики заложенности носа, а также для выявления сезонной аллергии. Кроме того, разработано несколько приложений для безопасного вождения, которые мониторят признаки сонливости по выражению лица. Некоторые сканеры лица способны определять болевые ощущения, общее недомогание или признаки аутизма. Среди них есть решение, предназначенное для отслеживания посттравматического стрессового расстройства у детей, что позволит избежать повторного обсуждения травматичных событий.
С 2022 года технология распознавания лиц в медицине получила широкое распространение наряду с быстрым развитием искусственного интеллекта и производства чипов. В этом году набирают популярность новые технологии распознавания лиц, которые обещают более раннюю диагностику заболеваний, более эффективное лечение пациентов и, как утверждается, прогнозирование ранней смерти. «Это медицинский биомаркер, а не просто уловка», — сказал создатель FaceAge и радиолог доктор Рэймонд Мак, который возглавляет команду в Гарварде и Массачусетской больнице общего профиля, разрабатывающую технологию распознавания лиц.
Специалисты в области этики выражают озабоченность направлением, в котором мы движемся, поскольку у нас нет ясного понимания того, какие параметры измеряет эта технология и с какой целью. «Искусственный интеллект стремительно внедряется в эти области», – отметила Business Insider Малихе Алихани, доцент кафедры машинного обучения Северо-Восточного университета, подчеркивает: «Первостепенно важно удостовериться в его безопасности и применимости».
Здоровье проявляется в вашем внешнем виде
Внешний вид нашего лица может предоставить ценную информацию о физическом, психическом и биологическом состоянии. Для компьютерных систем это относительно новая сфера, однако люди на протяжении тысячелетий используют информацию, полученную с лица, для оперативного принятия решений. Исследования показывают, примерно 30 миллионов лет назад в наших глазах возник третий тип колбочек, которые помогают распознавать признаки здоровья или болезни у других людей по их лицам. Благодаря этим колбочкам мы можем различать лица, воспринимая оттенки красного и зеленого.
«По мнению профессора Брэда Дюшена, нейробиолога, изучающего восприятие лиц в Дартмутском колледже, румянец часто воспринимается как признак крепкого здоровья. Если мы хотим изобразить больное лицо, мы обычно делаем его зеленым. И это действительно так: румянец может указывать на хорошее кровообращение или на достаточное количество каротиноидов в коже, получаемых из фруктов и овощей.
Доктор Бахман Гиурон, пластический хирург из Кливленда, проводил исследования, изучая однояйцевых близнецов с различным образом жизни, чтобы определить, каким образом факторы, такие как курение и стресс, воздействуют на их внешность. В большинстве случаев близнецы, подверженные большему стрессу и имеющие в организме большее количество токсинов, выглядят на несколько лет старше своих лет. Провисание кожи и морщины могут указывать на ухудшение состояния внутренних органов, уменьшение выработки коллагена и увеличение уровня гормонов стресса. В то же время исследования демонстрируют, что долгожители, чьи органы и клетки функционируют с исключительной эффективностью, в среднем выглядят на 27 лет моложе своего возраста.
Могут ли приложения для распознавания лиц превзойти возможности врача?
Среди первых медицинских программ, использующих технологию распознавания лиц, было Face2Gene — приложение, впервые представленное в 2014 году и предназначенное для помощи врачам в диагностике генетических заболеваний. Исследования показывают, face2Gene превосходит врачей-людей в точности извлечения информации из черт лица и ее соотнесения с определенными генетическими заболеваниями.
Австралийское приложение PainChek отслеживает боль пациентов домов престарелых с 2017 года. В основном оно используется для пациентов с деменцией, которые могут быть не в состоянии выразить боль словами. В недавнем объявлении компания заявила, что ожидает одобрения FDA и может получить разрешение к сентябрю 2025 года.
Как работают приложения для диагностики?
Хилари Брук из Business Insider попробовала на себе FaceAge — новое приложение, которое измеряет ваш биологический возраст. Оно пока недоступно для общего пользования: сейчас оно используется в качестве исследовательского инструмента. По словам ученых, конечная цель — использовать селфи для более точной диагностики. Возможно, в будущем FaceAge поможет улучшить методы лечения рака, адаптируя их к уникальным биологическим особенностям и состоянию здоровья пациента, или даже предотвратит другие проблемы со здоровьем.
FaceAge анализирует в первую очередь две зоны лица: область носогубных складок и виски. Цель разработки – обнаружение преждевременных или ускоренных признаков старения, которые могут свидетельствовать о внутренних нарушениях. «Если лицо стареет быстрее, чем положено возрасту, это неблагоприятный прогностический фактор», – заявил Мак, один из создателей FaceAge.
Брук загрузила в приложение четыре изображения. По наиболее темной и нечеткой фотографии приложение определило ее возраст как 27,9 года, что на десять лет меньше ее фактического возраста. Снимок, на котором она без макияжа смотрит на яркое полуденное солнце, показал наибольший результат FaceAge – 38,2 года. Одно селфи, сделанное в темное зимнее время, и другое, сделанное в пасмурный день, дали результаты, находящиеся в пределах среднего значения. Хотя все эти фотографии были сделаны в течение последнего года.
Для определения возраста люди и программы, анализирующие изображения лиц, обращают внимание на количество морщин, резкость контуров и другие особенности. Именно поэтому на нечётких фотографиях люди кажутся моложе, а пластическая хирургия или макияж позволяют скрыть признаки старения. «Когда изображение лица становится чрезвычайно размытым, теряется информация о деталях, связанных с пространственными частотами», – пояснил нейробиолог Бевил Конвей, старший научный сотрудник Национального института здравоохранения. Использование направленного света, например, от кольцевой лампы, способно уменьшить видимость признаков старения, тогда как солнечные лучи, падающие на лицо сверху, усиливают их проявление.
Что же удалось выяснить Брук в ходе своего эксперимента? FaceAge сообщил ей, что ее внешний вид хорош и что ей стоит продолжать вести здоровый образ жизни. Однако оценки программы были противоречивыми: «Он не может с уверенностью предсказать, как будет меняться мой внешний вид со временем. И выдает неточные результаты, погрешность которых достигает 10 лет». Несмотря на то, что она придерживается сбалансированного питания и регулярно занимается физическими упражнениями, ее интересует, насколько на полученные результаты повлияли различия в освещении».
Этика расплывчата
Использование искусственного интеллекта даже в таких, казалось бы, простых задачах, как установление возраста, поднимает ряд этических вопросов в медицинской практике. Алихани, специалист в области этики искусственного интеллекта, отметил: «В последние годы мы наблюдаем, как компании создают подобные системы, предлагают их больницам, врачам и службам пограничного контроля, а затем, через некоторое время, заявляют о своей неосведомленности.
Группа ученых из Шанхайского университета Цзяо Тун создала алгоритм, предназначенный для идентификации лиц, совершивших преступления или террористические акты, а также людей, имеющих предрасположенность к правонарушениям вызвало бурю негодования. Действительно, как можно навешивать на людей такие ярлыки? По словам Алихани, такие попытки диагностики до боли напоминают псевдонауку физиогномику — глубоко ошибочную практику, которая веками использовалась для оправдания расизма и нетерпимости. Выражение лица сильно зависит от контекста и меняется не только в зависимости от пола и культуры человека, но и от его индивидуальных особенностей и ситуации. «Чем лучше здравоохранение, тем больше пациентов участвуют в принятии решений, — сказал Алихани. — Что мы делаем, если отдаем это в руки ИИ?»